JP5983771B2 - 板反り検出装置、デスケーリング制御装置、パススケジュール計算装置 - Google Patents

Description

この発明は、板反り検出装置、デスケーリング制御装置、パススケジュール計算装置に関するものである。

ＣＣＤカメラの撮像画像に基づいて被圧延材の反りを検出する板反り検出装置が提案されている。当該板反り検出装置によれば、被圧延材の反りを検出することができる（例えば、特許文献１及び２参照）。

しかしながら、当該板反り検出装置においては、板反り専用のＣＣＤカメラを圧延機の直近に設ける必要がある。

これに対し、圧延機の上下作業ロールの回転速度から被圧延材の上下面の伸び差を推定し、当該伸び差に基づいて、被圧延材の反りを検出する板反り検出装置が提案されている。当該板反り検出装置によれば、板反り専用の装置を用いることなく、被圧延材の反りを検出し得る（例えば、特許文献３参照）。

日本特許第３７２４７２０号公報 日本特開２００６−７２３５号公報 日本特開２００２−９６１０３号公報

しかしながら、被圧延材の上面と下面との変形抵抗の差等も、被圧延材の反りの原因となる。このため、上下作業ロールの回転速度の差のみでは、被圧延材の反りを検出することは困難である。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、専用の装置を用いることなく、被圧延材の反りを検出することができる板反り検出装置等を提供することである。

この発明に係る板反り検出装置は、圧延機における圧延中の圧延荷重実績値とロールギャップ実績値とに基づいて、被圧延材のゲージメータ板厚を計算するゲージメータ板厚演算部と、前記圧延機による前記被圧延材の圧延方向に対して前記圧延機よりも下流側に配置された板厚計が非接触で検出した前記被圧延材の検出厚と前記ゲージメータ板厚演算部が計算したゲージメータ板厚とを、定長ピッチの同一点サンプリングデータに編集する同一点データ編集部と、前記同一点データ編集部が編集した検出厚とゲージメータ板厚との同一点サンプリングデータに基づいて、前記被圧延材の先側の反りを検出する検出部と、を備えたものである。

この発明に係るデスケーリング制御装置は、圧延機が被圧延材を往復圧延する際の途中圧延パスにおいて板反り検出装置が前記被圧延材の先側の反りを検出した場合に、次のパスにおいて、前記反りの発生部での水噴射を停止させるデスケーリング制御部、を備えたものである。

この発明に係るパススケジュール計算装置は、圧延機が被圧延材を往復圧延する際の途中圧延パスにおいて板反り検出装置が前記被圧延材の先側の反りを検出した場合に、次のパス以降のパススケジュールに軽圧下パスを追加する反り矯正パス追加部、を備えたものである。

この発明によれば、専用の装置を用いることなく、被圧延材の反りを検出することができる。

この発明の実施の形態１における板反り検出装置のブロック図である。 この発明の実施の形態１における板反り検出装置で利用するゲージメータ板厚と板厚計検出厚のタイムチャートの例である。 この発明の実施の形態１における板反り検出装置で利用するゲージメータ板厚と板厚計検出厚のタイムチャートの例である。 この発明の実施の形態１における板反り検出装置を利用した圧延機に圧延された被圧延材の側面図である。 図４の要部拡大図である。 この発明の実施の形態１における板反り検出装置による反り高さの計算結果を説明するための図である。 この発明の実施の形態２における板反り検出装置のブロック図である。 この発明の実施の形態３における板反り検出装置を利用したデスケーリング制御装置のブロック図である。 この発明の実施の形態３における板反り検出装置を利用したデスケーリング制御装置によるデスケーリング装置の制御方法を説明するための図である。 この発明の実施の形態４における板反り検出装置を利用したパススケジュール計算装置のブロック図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における板反り検出装置のブロック図である。

図１において、可逆式の圧延機１の一側には、デスケーリング装置のヘッダ２が設けられる。ヘッダ２の一側には、板厚計３が設けられる。

圧延機１は、厚鋼板等の被圧延材４を往復圧延する。この際、圧延機１の圧延荷重実績値Ｐとロールギャップ実績値Ｓとが定周期でサンプリングされる。デスケーリング装置のヘッダ２は、適宜、被圧延材４に対して水を噴射する。板厚計３は、板厚計検出厚を定周期でサンプリングする。

圧延機１と板厚計３とには、板反り検出装置５が接続される。板反り検出装置５は、ゲージメータ板厚演算部５ａ、同一点データ編集部５ｂ、反り曲率演算部５ｃを備える。

ゲージメータ板厚演算部５ａは、圧延荷重実績値Ｐ等に基づいて、ミル伸び量Ｓ_ｍを計算する。具体的には、ミル伸び量Ｓ_ｍは、次の（１）式で計算される。

ただし、Ｗは、被圧延材４の幅である。Ｄ_Ｒは、ロール径である。ｆ_ｍ（）は、ミル伸び量Ｓ_ｍを計算する関数式である。

次に、ゲージメータ板厚演算部５ａは、ロールギャップ実績値Ｓ、ミル伸び量Ｓ_ｍ等に基づいて、ゲージメータ板厚ｈ_ＧＭを計算する。具体的には、ゲージメータ板厚ｈ_ＧＭは、次の（２）式を用いて計算される。

ただし、Ｒ_ＴＨＭＬは、ロール熱膨張量である。Ｒ_ＷＥＡＲは、ロール摩耗量である。

例えば、同一点データ編集部５ｂは、２０ｍｓｅｃ毎に板厚計検出厚をサンプリングする。板厚計検出厚の定周期サンプリングは、被圧延材４が圧延機１から板厚計３の方向へ正転搬送されている際に、被圧延材４の先端が板厚計３の直下に到達してから停止するまで行われる。被圧延材４の正転搬送が停止した際、板厚計３の直下において、被圧延材４の位置は、板厚サンプリング終了位置となる。つまり、被圧延材４の搬送の停止中、板厚計３から圧延機１方向への逆転搬送中、板厚計検出厚の定周期サンプリングは行われない。

例えば、同一点データ編集部５ｂは、板厚計３の直下のテーブル速度実績値に基づいて、板厚計検出厚の定周期サンプリングデータを板先端から５０ｍｍ毎のサンプリングデータに編集する。

同一点データ編集部５ｂは、圧延機１の速度実績値に基づいて、ゲージメータ板厚演算部５ａが計算したゲージメータ板厚を板厚計検出厚と同一定長ピッチのサンプリングデータに編集する。

反り曲率演算部５ｃは、検出部として、同一点データ編集部５ｂが編集した板厚計検出厚とゲージメータ板厚との同一点サンプリングデータに基づいて、反りを検出する。具体的には、同一点毎の反り曲率半径、反り高さ、反り長さが計算される。

次に、図２と図３とを用いて、ゲージメータ板厚と板厚計検出厚とのサンプリング結果を説明する。
図２と図３はこの発明の実施の形態１における板反り検出装置で利用するゲージメータ板厚と板厚計検出厚のタイムチャートの例である。

図２と図３との横軸は、時間を表す。図２と図３との最上段の縦軸は、圧延荷重を表す。図２と図３との上から２段目の縦軸は、ゲージメータ板厚を表す。図２と図３との上から３段目の縦軸は、板圧計検出厚を表す。図２と図３との最下段の縦軸は、圧延機１の速度を表す。

図２は被圧延材４の反りが発生しないときの例である。図２に示すように、まず、ゲージメータ板厚がサンプリングされる。その後、板厚計検出厚がサンプリングされる。どちらのサンプリング結果にも、急激な変動はない。

図３は被圧延材４の反りが発生したときの例である。図３において、ゲージメータ板厚と板厚計検出厚の図中において、被圧延材４の先側に対応した箇所は、丸波線で囲まれる。図３に示すように、ゲージメータ板厚の変動は、被圧延材４の反りが発生していない場合と同等である。これに対し、板厚計検出厚は、被圧延材４の反りが発生していない場合よりも大きく変動する。すなわち、被圧延材４の反りは、板厚計検出厚の変動に表れる。

次に、図４と図５を用いて、被圧延材４の反り曲率半径、反り高さ、反り長さの計算手順を説明する。
図４はこの発明の実施の形態１における板反り検出装置を利用した圧延機に圧延された被圧延材の側面図である。図５は図４の要部拡大図である。

図４に示すように、板厚計検出厚の検出方向は、被圧延材４の搬送方向に対して垂直である。このため、被圧延材４の反り部においては、板厚計検出厚の値は、ゲージメータ板厚の値と異なる。

そこで、図５に示すように、反り曲率演算部５ｃは、隣接したサンプリング位置の板厚検出厚、ゲージメータ板厚等に基づいて、各サンプリング位置の反り曲率半径、反り高さ、反り長さを計算する。なお、図５においては、説明を簡単にするため、２点のサンプリング位置に対して符号を付す。

Ｘ_１（ｍｍ）は、あるサンプリング位置である。Ｘ_２（ｍｍ）は、サンプリング位置Ｘ _１の次のサンプリング位置である。ΔＸ_１２は、サンプリング位置Ｘ_１とサンプリング位置Ｘ_２との間の長さである。

Ｈ_ｇｍ，１（ｍｍ）は、サンプリング位置Ｘ_１におけるゲージメータ板厚である。Ｈ_{ｇ ｍ，２}（ｍｍ）はサンプリング位置Ｘ_２におけるゲージメータ板厚である。Ｈ_{ｓｃｎ，１}（ｍｍ）はサンプリング位置Ｘ_１における板厚計検出厚である。Ｈ_{ｓｃｎ，２}（ｍｍ）は、サンプリング位置Ｘ_２における板厚計検出厚である。

まず、反り曲率演算部５ｃは、サンプリング位置Ｘ_１における反り角度θ_１を次の（３）式を用いて計算する。

次に、反り曲率演算部５ｃは、サンプリング位置Ｘ_２における反り角度θ_２を次の（４）式を用いて計算する。

次に、反り曲率演算部５ｃは、サンプリング位置Ｘ_１とサンプリング位置Ｘ_２との反り角度の差Δθ_１２を次の（５）式を用いて計算する。

次に、反り曲率演算部５ｃは、サンプリング位置Ｘ_１とサンプリング位置Ｘ_２の間に移動する被圧延材４の真の長さΔＳ_１２を次の（６）式を用いて計算する。

次に、反り曲率演算部５ｃは、サンプリング位置Ｘ_１における曲率半径Ｒ_１を次の（７）式を用いて計算する。

次に、反り曲率演算部５ｃは、サンプリング位置Ｘ_１における反り高さＨ_{ｗｒａｐ，１}を次の（８）式を用いて計算する。

次に、反り曲率演算部５ｃは、被圧延材４の反り高さが最少反り認識高さ以下となるサンプリング位置を認識する。例えば、最少認識高さは、２０ｍｍに予め指定される。その後、反り曲率演算部５ｃは、被圧延材４の先端から当該サンプリング位置までの長さを反り長さとする。

次に、図６を用いて、被圧延材４の反り高さの計算結果を説明する。
図６はこの発明の実施の形態１における板反り検出装置による反り高さの計算結果を説明するための図である。

図６の横軸は、被圧延材４先端からの距離を表す。図６の左側の縦軸は、ゲージメータ板厚、板厚計検出厚を表す。図６の右側の縦軸は、反り高さを表す。

図６に示すように、ゲージメータ板厚は、被圧延材４先端からの距離にかかわらず、略一定の値である。これに対し、被圧延材４先端からの距離が短い位置ほど、板厚計検出厚は大きい値となる。被圧延材４先端からの距離が７００ｍｍ程度よりも長い位置においては、板厚計検出厚は、ゲージメータ板厚とほぼ同じ値となる。

この場合、被圧延材４先端からの距離が短い位置ほど、被圧延材４の反り高さは、大きな値となる。被圧延材４先端からの距離が７００ｍｍ程度よりも長い位置においては、被圧延材４の反り高さは、ほぼ０となる。すなわち、被圧延材４先端からの距離が７００ｍｍ程度よりも長い位置においては、被圧延材４の反りが発生していないことが分かる。

以上で説明した実施の形態１によれば、一般的に設けられている板厚計３を利用して、被圧延材４の反りが検出される。このため、専用の装置を用いることなく、被圧延材４の反りを検出することができる。

なお、各サンプリング位置（ｉ）に対し、前回サンプリング位置（ｉ−１）と次回サンプリング位置（ｉ＋１）のデータを使って、被圧延材４の反り曲率を計算してもよい。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２における板反り検出装置のブロック図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

ゲージメータ板厚と被圧延材４の真の板厚との間には、誤差が生じ得る。当該誤差は、ゲージメータ誤差と呼ばれる。ゲージメータ誤差がある場合、被圧延材４の定常部付近においても、ゲージメータ板厚と板厚計検出厚との間には、偏差が生じる。当該偏差により、被圧延材４の反り曲率と反り高さの計算精度が低下する。

そこで、実施の形態２の板反り検出装置５には、ゲージメータ偏差補正部５ｄが設けられる。ゲージメータ偏差補正部５ｄは、同一点データ編集部５ｂが編集したゲージメータ板厚と板厚計検出厚とに基づいて、ゲージメータ偏差補正量Δｈ_ｇｍ ^ｃｏｍｐを次の（９）式を用いて計算する。

ただし、ｈ_ｓｃｎ ^ｂｏｄｙ（ｍｍ）は、被圧延材４の定常部における板厚計検出厚の平均値である。ｈ_ｇｍ ^ｂｏｄｙ（ｍｍ）は、被圧延材４の定常部におけるゲージメータ板厚の平均値である。例えば、被圧延材４の定常部は、被圧延材４の圧延方向中央部における、各パス出側の被圧延材４の長さに対する３０％の長さの範囲と定義される。

本実施の形態の反り曲率演算部５ｃは、被圧延材４の反り曲率半径、反り高さ、反り長さを計算する際にゲージメータ板厚の全ての同一点サンプリングデータにゲージメータ偏差補正量Δｈ_ｇｍ ^ｃｏｍｐを加算する。

以上で説明した実施の形態２によれば、ゲージメータ板厚と被圧延材４の真の板厚との間に誤差が生じた場合でも、被圧延材４の反りを正しく検出することができる。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３における板反り検出装置を利用したデスケーリング制御装置のブロック図である。なお、実施の形態２と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

図８において、デスケーリング制御装置６は、制御部６ａを備える。制御部６ａは、板反り検出装置５が検出した被圧延材４の反り長さに基づいて、デスケーリング装置の水噴射を制御する機能を備える。

次に、図９を用いて、デスケーリング装置の制御方法を説明する。
図９はこの発明の実施の形態３における板反り検出装置を利用したデスケーリング制御装置によるデスケーリング装置の制御方法を説明するための図である。

図９に示すように、あるパス（ｉパス）で、被圧延材４の反りが検出されると、板反り検出装置５は、被圧延材４の反り長さに関する情報をデスケーリング制御装置６に出力する。次のｉ＋１パスにおいて、反り開始位置は、被圧延材４の尾端よりも反り長さの分だけ手前となる。

そこで、デスケーリング制御装置６は、ｉ＋１パスの圧延中において、被圧延材４の尾端をトラッキングする。被圧延材４の定常部においては、デスケーリング制御装置６は、デスケーリング装置にデスケーリングを実施させる。当該実施により、ヘッダ２は、被圧延材４のスプレー接触点に対して水を噴射する。その後、被圧延材４の反り開始位置がスプレー接触点に到達すると、デスケーリング制御装置６は、デスケーリング装置に水噴射を停止させる。

以上で説明した実施の形態３によれば、被圧延材４の反りの発生部に対しては、水が噴射されない。このため、被圧延材４の反りの発生部に対し、局所的な過冷却を防止することができる。その結果、被圧延材４の温度制御を安定させることができる。当該安定により、最終製品で十分な機械特性を得ることができる。

また、デスケーリングの停止位置は、被圧延材４の反り長さに基づいて決まる。このため、オペレータの目視による処置よりも被圧延材４の均質化を期待することができる。

実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４における板反り検出装置を利用したパススケジュール計算装置のブロック図である。なお、実施の形態２と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

図１０において、パススケジュール計算装置７は、反り矯正パス追加部７ａを備える。反り矯正パス追加部７ａは、板反り検出装置５が計算した被圧延材４の反り高さに基づいて、パススケジュール計算装置７が決定するパススケジュールに反り矯正パスを追加する機能を備える。

例えば、反り矯正パスは、通常の圧下よりも十分に圧下量を小さくしたパスに設定される。例えば、反り矯正パスは、一つ前の実パスと同じロールギャップとなるように設定される。例えば、反り矯正パスにおいては、被圧延材４の反り高さに応じて、矯正パス数と各パス矯正圧下量とが設定される。

例えば、矯正パス数Ｎは、次の（１０）式で計算される。

例えば、各パス矯正圧下量Δｈは、次の（１１）式で計算される。

ただし、Ｈ_ｗｒａｐ ^ｍａｘ（ｍｍ）は、被圧延材４の反り高さの最大値である。ｆ_{ｐｓ ｓ}（）は、被圧延材４の反り高さに基づいて矯正パス数Ｎを決定する関数である。ｆ_{ｒｅ ｄ}（）は、被圧延材４の反り高さに基づいて各パス矯正圧下量Δｈを決定する関数である。

以上で説明した実施の形態４によれば、被圧延材４の反りが発生した場合、次パス以降のパススケジュールに反り矯正パスが追加される。このため、被圧延材４の反りを低減することができる。その結果、不安定な被圧延材４の搬送を回避することができる。また、下流側のレベラー、冷却装置等の周辺設備への被圧延材４の衝突を回避することができる。当該回避により、生産能率が向上する。この際、矯正パス数、各パス矯正圧下量等は、被圧延材４の反りの高さに応じて決まる。その結果、オペレータの負担も大幅に低減することができる。

なお、被圧延材４の反り高さの最大値を層別条件とし、矯正パス数と各パス矯正圧下量を索引する層別テーブルを用いて、反り矯正パスを設定してもよい。

以上のように、この発明に係る板反り検出装置は、専用の装置を用いることなく、被圧延材の反りを検出する圧延システムに利用できる。

１ 圧延機、 ２ ヘッダ、 ３ 板厚計、 ４ 被圧延材、 ５ 板反り検出装置、
５ａ ゲージメータ板厚演算部、 ５ｂ 同一点データ編集部、 ５ｃ 反り曲率演算部、 ５ｄ ゲージメータ偏差補正部、 ６ デスケーリング制御装置、 ６ａ 制御部、 ７ パススケジュール計算装置、 ７ａ 反り矯正パス追加部

Claims (4)

1. 圧延機における圧延中の圧延荷重実績値とロールギャップ実績値とに基づいて、被圧延材のゲージメータ板厚を計算するゲージメータ板厚演算部と、
   前記圧延機による前記被圧延材の圧延方向に対して前記圧延機よりも下流側に配置された板厚計が非接触で検出した前記被圧延材の検出厚と前記ゲージメータ板厚演算部が計算したゲージメータ板厚とを、定長ピッチの同一点サンプリングデータに編集する同一点データ編集部と、
   前記同一点データ編集部が編集した検出厚とゲージメータ板厚との同一点サンプリングデータに基づいて、前記被圧延材の先側の反りを検出する検出部と、
   を備えたことを特徴とする板反り検出装置。
2. 前記同一点データ編集部が編集した検出厚とゲージメータ板厚との同一点サンプリングデータに基づいて、前記被圧延材の定常部の検出厚とゲージメータ板厚との平均偏差を計算する偏差補正部、
   を備え、
   前記検出部は、前記平均偏差を用いてゲージメータ板厚を補正することを特徴とする請求項１に記載の板反り検出装置。
3. 圧延機が被圧延材を往復圧延する際の途中圧延パスにおいて請求項１又は請求項２に記載の板反り検出装置が前記被圧延材の先側の反りを検出した場合に、次のパスにおいて、前記反りの発生部での水噴射を停止させるデスケーリング制御部、
   を備えたことを特徴とするデスケーリング制御装置。
4. 圧延機が被圧延材を往復圧延する際の途中圧延パスにおいて請求項１又は請求項２に記載の板反り検出装置が前記被圧延材の先側の反りを検出した場合に、次のパス以降のパススケジュールに軽圧下パスを追加する反り矯正パス追加部、
   を備えたことを特徴とするパススケジュール計算装置。

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